Bluetooth 最大传输速率与功耗计算

低功耗蓝牙版本包括BLE 4.0/4.1,  4.2 以及5.0/5.1/5.2，其中BLE 4.0/4.1,  4.2 只有1Mbps PHY，BLE 5 也可以选择2Mbps的PHY，但在实际使用中，BLE速率受限因素很多，可以参考 <BLE 传输速率/数据吞吐量(Data Throughput) >，本文基于Bluetooth官方博客文档，介绍BLE最高传输速率。

1.  BLE 传输速率计算公式

一个完整的数据传输周期（即 connection interval）：

 

一个完整的数据传输周期包括：

T: 即Tx，包括头，有效payload以及MIC验证码等

R: 即Rx，当设备将一个数据包发送到对等设备时，对等设备将发回具有最小数据包长度的数据包，以指示先前的传输已成功。

T_IFS: 数据帧间隔，连续的数据包之间需要休息一会，取值为150us

数据吞吐量的公式为：

2. BLE 4.0 / 4.1计算

BLE 4.0/4.1 数据包格式如下：

 

一个完整的数据传输时间周期:

4.0 / 4.1吞吐量计算公式为

3. BLE 4.2

对于蓝牙v4.2，其调制速率与4.0和4.1相同，仍为1Mb / s。但是数据包格式不同，如下图

一个完整的数据传输时间周期:

 

BLE 4.2 吞吐量计算公式为：

 

 

4. BLE 5

对于BLE5，调制速率具有两个：1Mbps和2Mbps，选择1Mbps时，BLE 5与BLE 4.2具有相同的数据包格式，吞吐量也和BLE4.2一样。

接下来计算BLE 选择 2Mbps PHY后的情况。

一个完整时期的时间包括：

 

Bluetooth 5吞吐量，计算公式为：

5.  结论

BLE 5最高传输速率1.4Mbps

 

实际中，为了获得更快传输速率：

选择一个合适connection interval，

设置MTU尽量大

应用层不需要回应可以设为No Response，

6.  功耗估算

 

假如使用一个200mAh的1.5V纽扣电池给BLE设备供电。

首先，从BLE芯片中，能找到其Tx Power值，例如Nordic nRF52840芯片Tx Power是+8 dBm，对应的功耗6mW，因此，其工作时的电流为：

 

6mW / 1.5V = 4mA

 

那么，则可以计算如下：

200mAh/4mA = 50h = 180,000 s

假如，BLE一次完整的传输时间的是3ms。那么就可以得到能传输的次数：

180,000s/3ms = 60,000,000次

进一步的，可以估算设备的使用时间。

参考：

https://www.bluetooth.com/blog/exploring-bluetooth-5-how-fast-can-it-be/

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作者：美好的2020
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来源：简书
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